冷冻电镜技术经过近几年的快速发展，已经成为结构生物学中解析蛋白质等生物大分子高分辨率结构的重要工具。为了促进国内冷冻电镜技术的推广与合作，帮助国内冷冻电镜用户更好地理解先进的数据处理原理和方法，由清华大学、中科院生物物理研究所、Thermo Fisher Scientific公司主办，中国生物物理学会冷冻电子显微学分会、清华大学结构生物学高精尖创新中心承办的“全国冷冻电镜软件技术开发与应用研讨会”将于2020年12月7-9日在北京市清华大学校内举行。会议采取线上和线下结合的方式进行，会议规模100人左右。
会议旨在推动国内冷冻电镜计算方法和软件技术的发展，促进开发者和用户的深度交流合作。主要针对立足于国内实验室和中国冷冻电镜分会成员实验室开发的软件技术和计算方法，着重介绍技术方法的背景及原理，并配合一定的实践培训。
目前已经征集到如下报告和软件介绍，涵盖了目前冷冻电镜技术的多个重要方向，为参会者提供一个与开发者深度交流的平台。
· 高通量数据采集（黄小俊）
· 电子三维晶体衍射数据采集和预处理（李雪明，周珩）
· 单颗粒的分块重构算法及高通量原位结构解析工具isSPA（章新政、朱东杰，程静）
· 病毒非对称重构方法与软件（刘红荣、陈文沅）
· 基于神经网络的自动化原子模型搭建（张强锋）
· 基于匹配模板的自动化原子模型搭建（王佳伟）
· 可用于原位结构解析的断层重构软件ICON&FIRT（孙飞）
· 自动化胶体金识别和对中程序markerauto（张法）
本次交流会主要针对具有一定冷冻电镜操作以及数据处理经验的科研工作者。每一个软件的交流会包括三部分，软件相关基本原理（讲座形式），软件使用方法（讲座形式），测试数据演示和实际操作训练（软件操作）。京外人员可以通过线上形式参与。
会议注册：
· 请点击网址 https://www.wjx.cn/jq/97703849.aspx 注册。
· 会议注册费，线下1200元/人, 线上用户800元/人。
· 住宿在清华校内，住宿费自理。请于12月1日前完成注册，否则可能无法保证校内住宿。（请注意选择线上参会，或者线下有无住宿）
· 疫情防控期间进入清华需要提供个人健康和旅行等信息申请进入学校，注册后我们会通过邮件联系获取相关个人信息。
· 会议通知请点击此处下载
会议召集人：李雪明 lixueming@tsinghua.edu.cn
章新政 xzzhang@ibp.ac.cn
会议联系电话：张晓晶 010-62782664 / 13717973166
会议联系邮箱：zhangxiaojing@tsinghua.edu.cn
会议报告摘要集
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冷冻电镜高通量束偏移数据收集加速的实现要点
黄小俊，中科院生物物理研究所
中科院生物物理所平台生物成像中心与章新政课题组合作利用beam-image shift进行大范围切换视野的方式来进行冷冻透射电镜数据收集的加速。目前它在单颗粒自动数据收集（https://doi.org/10.1016/j.jsb.2019.09.013）和电子断层扫描数据收集中已获得实现，数据收集效率可提升50%。在本次培训中，我们将通过视频方式介绍这一方式基于SerialEM软件上的实现过程和注意要点。
高质量微晶电子衍射数据采集和预处理
李雪明，周珩，清华大学生命科学学院
李雪明实验室开发的eTasED 微晶电子衍射数据采集系统可以精确控电镜样品台与相机的同步，从而使我们既可以使用Movie模式相机也可以使用非Movie模式的相机采集样品连续倾转条件下的电子衍射数据。使用这个软件，可以在低端的120kV电镜和CCD相机上，实现高质量的衍射数据采集。配合diffview工具，可以用来确定衍射中心位置，实时评估衍射质量以及转化为XDS或HKL2000等衍射标定软件需要的数据格式。我们将介绍软件在电镜上的安装和配置方法，以及演示一个完整的从数据采集到结构解析的流程。
分块重构算法以及高通量原位结构解析方法
章新政、朱东杰，程静，中科院生物物理研究所
章新政课题组将为大家带来两个软件，一个是分块重构算法（Nat. Commun., 2018）,主要是用于矫正大病毒的埃瓦德球效应，并减少大蛋白质复合物的柔性对三维重构分辨率的影响。目前该算法已经应用与疱疹病毒、非洲猪瘟病毒、甲病毒等大型病毒的结构解析，对分辨率的提升非常有帮助。另一个是我们最新发展的基于单颗粒数据的原位结构分析技术（doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.04.282509）。该技术已经被验证可以用于130纳米的Carboxysome内部500kD的rubisco复合物的准原子分辨率结构解析，100nm无对称性病毒表面糖蛋白的结构解析，以及50nm大小liposome表面的350kD的膜蛋白的准原子分辨率结构解析等等。和传统的基于断层重构的技术相比，该方法只需要1天的数据采集，通量大幅度提升。我们会对这些技术的原理、适用范围进行讲解，并给与一定的软件操作培训。
病毒非对称重构方法与软件
刘红荣，陈文沅，湖南师范大学
冷冻电镜单颗粒技术已发展成为解析病毒结构的最有力工具，甚至是唯一工具，然而，迄今为止多数研究仅限于二十面体对称的衣壳，非对称结构、特别是非对称原子结构研究较少，其根本原因就是缺乏有效的方法和软件。刘红荣课题组开发了的IcosProcess软件包能在一定程度上解决这一难题，软件包括二十面体重构、非对称初始模板生成、对称失配重构、局部结构精修四个模块，利用这一软件包能实现从头开始的二十面体重构和非对称重构。我们将介绍本软件的设计思想和算法，并以具体实例介绍本软件的使用流程。
冷冻电镜原子模型自动搭建程序EMBuilder
王佳伟，清华大学生命科学学院
针对高分辨率冷冻电镜密度图，EMBuilder实现了基于模板匹配的原子模型搭建算法。EMBuilder构建了基于冷冻电镜密度图的特征模板；解决了冷冻电镜密度图体素误差修正的问题；基于Guinier plot的冷冻电镜密度图模拟方法，以及模板匹配算法。
基于深度神经网络的原子结构模型搭建方法
张强锋，清华大学生命科学学院
从冷冻电子密度图中搭建原子结构模型是解析大分子结构的关键步骤之一。目前该步骤主要依靠人工手动，并结合交互式软件和半自动化方法来完成，要求模型的搭建者对密度图中蛋白质的结构特征、侧链构象具有较高的认知水平。张强锋组和闫创业组合作基于三维计算机视觉和自然语言处理技术，开发出端到端全可微分的深度神经网络DeepCryo，可以从电子密度图中学习氨基酸及其二级结构的密度分布特征，实现从电子云密度图中以秒级别的速度直接识别出三维原子模型。该方法准确率高、速度快，并且可以超越人眼识别的范围，从中低分辨率电子密度图中搭建原子结构模型。
参考文献：
Xu, K., Wang, Z., Shi, J.P., Li, H.S., and Zhang, Q.C. (2019). A2-Net: Molecular Structure Estimation from Cryo-EM Density Volumes. Thirty-Third AAAI Conference on Artificial Intelligence 33, 1230-1237.
可恢复缺失信息的电子断层三维重构算法和软件
孙飞，中科院生物物理研究所
电子断层三维重构技术是解析生物大分子及细胞器原位天然状态超微结构的前沿技术。三维重构计算一直受限于有限角度采样的制约，重构结果的缺失锥严重影响结构的分辨率。孙飞组和张法组合作基于生物样品结构信息稀疏性这一特点，依据压缩感知理论，综合非均匀傅立叶变换方法，非线性扩散滤波技术，通过保真项对信息准确度的约束，以目标优化的方式设计了两种针对不同类型样品的三维重构新算法FIRT和ICON。这些算法实际应用效果显著，明显弥补了电子断层三维重构的数据缺失，大幅提高了重构结果的信噪比。我们会对这些技术的原理、适用范围进行讲解，并进行软件操作实践。
参考文献：
Journal of Structural Biology 2016，195(1) : 49-61
Journal of Structural Biology 2016，195(1) : 100-112
